用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)榮譽表彰

2016年12月7日，《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。

• 實施例1

以75孔5.5米搗固焦爐氣體燃料烘爐為例，全爐設(shè)置18個標準燃燒室和4個橫墻燃燒室，每個標準燃燒室設(shè)置8個標準立火道，全爐所有溫度測點的設(shè)置見表1。

整個焦爐達450個溫度監(jiān)測點，爐頂分布362個點，爐下機、焦側(cè)分別44個點。絕大部分監(jiān)測點采集頻率為5分鐘，需要實時對所監(jiān)測的數(shù)據(jù)實時狀態(tài)顯示，同時對采集的數(shù)據(jù)進行復雜的分析處理。

一種用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)包括熱電偶1、補償導線2、溫度采集模塊3、屏蔽數(shù)據(jù)線4、電源5、導線6、上位機7、基座8、采集箱9、RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器10和打印機11，上位機7選用微機，如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)為：每一個溫度采集模塊3和若干個熱電偶4相連接，工控電源5通過導線6和溫度采集模塊3相連接，其特征是：還包括，熱電偶1通過補償導線2和溫度采集模塊3相連接，溫度采集模塊3插在基座8上，基座8基于RS485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊3和基座8都放置并固定于采集箱9內(nèi)，采集箱9之間通過屏蔽數(shù)據(jù)線4連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線分布式結(jié)構(gòu)，采集箱9之間通過導線6連接工控電源接口，并有一個采集箱9用屏蔽數(shù)據(jù)線4和上位機7相連接且之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器10，通過導線6和工控電源7連接，上位機7中駐留監(jiān)測溫度控制程序，上位機7還連接打印機11。熱電偶1采用WRN型熱電偶，補償導線2選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊3選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線4選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源5選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個溫度采集模塊3連接的熱電偶1數(shù)量為28個，每一個采集箱9內(nèi)的基座8的數(shù)量為4個。上位機7控制溫度采集模塊3監(jiān)測溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時一次。監(jiān)測步驟流程圖如圖2所示，具體步驟為：熱電偶1將檢測到的溫度信息通過補償導線2傳遞至溫度采集模塊3，經(jīng)溫度采集模塊3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再通過屏蔽數(shù)據(jù)線4輸送至上位機7，上位機7在將溫度信息實時顯示的同時還和事先給定的溫度上下限值比對，當溫度超出正常波動范圍時即予以報警，并將接收到的溫度信息予以儲存。

1.一種用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)包括熱電偶（1）、補償導線（2）、溫度采集模塊（3）、屏蔽數(shù)據(jù)線（4）、工控電源（5）、導線（6）和上位機（7），每一個溫度采集模塊（3）和若干個熱電偶（4）相連接，工控電源（5）通過導線（6）和若干溫度采集模塊（3）相連接，其特征是：還包括采集箱（9）內(nèi)的基座（8），熱電偶（1）通過補償導線（2）和溫度采集模塊（3）相連接，溫度采集模塊（3）插在基座（8）上，基座（8）基于RS485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊（3）和基座（8）都放置并固定于采集箱（9）內(nèi)，采集箱（9）之間通過屏蔽數(shù)據(jù)線（4）連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線分布式結(jié)構(gòu)，采集箱（9）之間通過導線（6）連接電源接口，并有一個采集箱（9）通過屏蔽數(shù)據(jù)線（4）和上位機（7）相連接，通過導線（6）和工控電源（7）連接，工控機（7）中駐留監(jiān)測溫度控制程序。

2.如權(quán)利要求1所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：熱電偶（1）采用WRN型熱電偶，補償導線（2）選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊（3）選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線（4）選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源（5）選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個溫度采集模塊（3）連接的熱電偶（1）數(shù)量在25個至40個之間，每一個采集箱（9）內(nèi)的基座（8）的數(shù)量為3個至5個。

3.如權(quán)利要求1所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：有一個采集箱（9）通過屏蔽數(shù)據(jù)線（4）和上位機（7）相連接，在該采集箱（9）和上位機（7）之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器（10），上位機（7）控制溫度采集模塊（3）監(jiān)測溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時一次。

4.如權(quán)利要求1所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：監(jiān)測步驟為：熱電偶（1）將檢測到的溫度信息通過補償導線（2）傳遞至溫度采集模塊（3），經(jīng)溫度采集模塊（3）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再通過屏蔽數(shù)據(jù)線（4）輸送至上位機（7），上位機（7）在將溫度信息實時顯示的同時還和事先給定的溫度上下限值比對，當溫度超出正常波動范圍時即予以報警，并將接收到的溫度信息予以儲存。

5.如權(quán)利要求1所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：上位機（7）還連接打印機（11）。

《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》涉及應用熱電元件的溫度測量裝置領(lǐng)域，具體為一種用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)。

圖1是《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》中上位監(jiān)控程序的流程圖。

用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)專利目的

《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》提供一種采集頻率快、監(jiān)測精度準、作業(yè)效率高的溫度測量裝置，該發(fā)明公開了一種用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)。

用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

一種用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)包括熱電偶、補償導線、溫度采集模塊、屏蔽數(shù)據(jù)線、工控電源、導線和上位機，每一個溫度采集模塊和若干個熱電偶相連接，電源通過導線和溫度采集模塊相連接，其特征是：還包括基座和采集箱，熱電偶通過補償導線和溫度采集模塊相連接，溫度采集模塊插在基座上，基座基于R485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊和基座都放置并固定于采集箱內(nèi)，采集箱之間通過屏蔽數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線分布式結(jié)構(gòu)，采集箱之間通過導線連接電源接口，并有一個采集箱通過屏蔽數(shù)據(jù)線和上位機相連接，通過導線和工控電源連接，上位機中駐留監(jiān)測溫度控制程序。

所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：熱電偶采用WRN型熱電偶，補償導線選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個溫度采集模塊連接的熱電偶數(shù)量在25個至40個之間，每一個采集箱內(nèi)的基座的數(shù)量為3個至5個。

所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：有一個采集箱通過屏蔽數(shù)據(jù)線和上位機相連接，在該采集箱和上位機之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器，上位機控制溫度采集模塊監(jiān)測溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時一次。

所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：監(jiān)測步驟為：熱電偶將檢測到的溫度信息通過補償導線傳遞至溫度采集模塊，經(jīng)溫度采集模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再通過屏蔽數(shù)據(jù)線輸送至上位機，上位機在將溫度信息實時顯示的同時還和事先給定的溫度上下限值比對，當溫度超出正常波動范圍時即予以報警，并將接收到的溫度信息予以儲存。

所述的用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：上位機還連接打印機。

用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)有益效果

《用于焦爐烘爐溫度的自動監(jiān)測系統(tǒng)》采用了高精度的溫度采集硬件和功能完善的監(jiān)測軟件構(gòu)成的焦爐烘爐溫度自動監(jiān)測系統(tǒng)，溫度采集的精度高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及時、準確，使整個烘爐具有連貫性和可比性，避免了人工測溫造成的誤差，實際溫度與計劃溫度擬合精度高，保證了烘爐溫度要求。能全面直接反映各測點溫度狀態(tài)，能全面掌握烘爐全過程監(jiān)測各點溫度和及時修正烘爐操作，提高烘爐質(zhì)量和效率，也改善了作業(yè)環(huán)境。

焦爐又稱煉焦爐，是煤煉焦設(shè)備，也是焦化技術(shù)中的關(guān)鍵?，F(xiàn)代焦爐爐體由基礎(chǔ)平臺、蓄熱室、斜道、燃燒室和爐頂五個部分構(gòu)成，主要由硅磚砌筑。焦爐投產(chǎn)前必須進行烘爐，烘爐的好壞對焦爐能否穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、長壽至關(guān)重要。在烘爐過程中，根據(jù)爐溫的不同階段對升溫速度有不同的要求，從常溫到800℃通常需要2個月天左右，尤其從常溫到300℃需要1個月左右，而且升溫時溫度精度要求控制在±1℃以內(nèi)，因此，烘爐時實時監(jiān)測焦爐各點的溫度變化十分重要。由于焦爐容積大，烘爐溫度監(jiān)測時測溫點多，爐溫通常采用熱電偶測量，而且熱電偶測溫時要求最高溫度在1000℃。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法是：每支熱電偶通過毫伏計利用人工進行現(xiàn)場測量，測量頻率為2小時一次，而且還需將記錄每一個測量數(shù)據(jù)，并輸入電腦予以統(tǒng)計分析。這種人工操作的作業(yè)方法，溫度采集周期長，系統(tǒng)誤差和人工讀數(shù)誤差大，不能及時掌握溫度情況，勞動效率很低。

焦爐烘爐是指將焦爐由常溫升溫到轉(zhuǎn)入正常加熱(或裝煤)溫度的焦爐操作過程。烘爐需配置烘爐設(shè)施，所需熱量由燃料燃燒供給；烘爐前制訂烘爐圖表，建立臨時機構(gòu)，準備好所需材料;操作時按烘爐原則控制爐體升溫和膨脹;烘爐后期還需進行熱態(tài)工程，以保證焦爐順利開工和投入正常生產(chǎn)。烘爐初期排出砌體中水分，然后逐步提高立火道溫度，最后達到可以正常加熱(用氣體燃料烘爐時)或開始裝煤(用固體或液體燃料烘爐時)的溫度 。

焦爐烘爐(heating-up of coke oven battery)是指將焦爐由常溫升溫到轉(zhuǎn)入正常加熱(或裝煤)溫度的焦爐操作過程 。烘爐需配置烘爐設(shè)施，所需熱量由燃料燃燒供給；烘爐前制訂烘爐圖表，建立臨時機構(gòu)，準備好所需材料，操作時按烘爐原則控制爐體升溫和膨脹，烘爐后期還需進行熱態(tài)工程，以保證焦爐順利開工和投入止常生產(chǎn)。烘爐初期排出砌體中水分，然后逐步提高立火道溫度，最后達到可以正常加熱(用氣體燃料烘爐時)或開始裝煤(用固體或液體燃料烘爐時)的溫度。

焦爐在烘爐過程中控制爐體升溫和爐體膨脹需遵循一定的規(guī)范，以避免爐體損壞、保證供爐質(zhì)量。烘爐時載熱氣體的流向為：烘爐小灶(或爐門)→炭化室→烘爐孔→立火道→蓄熱室→小煙道→煙道→煙囪，最后排入大氣。熱氣流在流動過程中，不斷將熱量傳給砌體使之升溫，在烘爐過程中有節(jié)制地增加燃料燃燒量，以提高氣流的載熱量，維持傳熱過程連續(xù)運行 。在整個烘爐過程中，隨著供爐燃料量的增加，空氣系數(shù)逐步減少，而單位時間所供給的空氣量則變化不大。